电站锅炉安全及优化运行技术

大型电站锅炉安全及优化运行技术

一、启动和停炉

1启动的分类根据启动前锅炉的状态分为冷态启动和热态启动。

冷态启动时锅炉内没有压力，温度与环境相近。在热态启动时，锅炉

内还具有一定的温度和压力，根据温度的高低，分为温态、热态和极

热态启动。

2无火启动是指用外来蒸汽加热锅炉，在不点火的情形下，使锅炉

内的工质升温升压。外来蒸汽的压力为0.8〜1.3MPa,一样从水冷壁的

下联箱进入锅炉内。经过3〜4小时无火启动，就可使锅炉压力升至

0.5〜0.7MPa,并在锅炉内产生大量的蒸汽。无火启动有下列优点

•锅炉受热平均，热应力小

•由于用蒸汽推动水循环，点火后有利于迅速建立正常的水循环

•可以避免点火时过热器和再热器干烧

•由于补水量大，可保护省煤器

•点火时炉膛内已有较高的温度，有利于点火燃烧稳固

•可以同时对炉水进行除氧

•可以缩短点火时间，节省用油

•可以使锅炉有较长时间的热备用状态

3启动过程的优化的原则与限制因素在答应的寿命损耗率下，以启

动过程中的热缺失最小为目标，优化启动过程，尽量缩短启动时间。

优化的限制性因素1）答应的寿命损耗率，控制循环应力幅。2）锅

炉的初始状态3）汽轮机的启动参数4）其他限制因素。

4直流锅炉的启动特点

•采用直流方式，从省煤器、蒸发受热面到过热器连成一串，工质一

次通过，内部无循环系统，启动过程需坚持一定的给水量（25-30%

额定负荷）和压力，出口需设置启动旁路系统，回收工质。

•锅炉压力主要靠水泵坚持，启动过程实际上是一个升温过程。

•启动速度快由于没有厚壁汽包，可以大大提高启动速度，一样45

分钟即能达到额定参数。

•启动时要保持一定的压力，防止水动力恶化。

•给水量过小时，上升管屏中会显现停滞和倒流。

•点火前需对受热面进行冲洗。

•启动中有汽水膨胀现象，压力急剧增加，出口流量会大于进水量。

5直流锅炉的滑参数启动

直流锅炉的点火启动时间一样远小于汽轮机的暖机启动时间，采用滑

参数启动可以很好地和谐两者的启动过程，缩短机组的启动时间，减

少启动缺失。所谓滑参数启动，就是启动的蒸汽参数是滑动的，开始

时较低，然后逐步增大。

6汽包壁温差壁温差是启停时必须控制的安全指标之一，不同阶

段会显现不同的温差

•上水阶段，水进入汽包第一与下部接触，导致下部内壁温度高，外

壁和汽包上部壁温低，进水温度越高，进水速度越快，温差就越大。

•升压初期，汽包上部与蒸汽接触，下部与水接触，上部是凝聚换热，

换热强度大于下部，造成上部壁温高于下部。

•停炉后，工质温度会降低，对内壁进行冷却，而外壁有保温，温度

高于内壁。汽包上部的冷却条件不如下部，导致上部壁温高于下部。

•汽包长度方向会由于各循环回路的差异存在温差，但影响不大，通

常不予考虑。

•实际运行表明，一样内外壁温差在20℃左右，上下温差在30℃左

右，轴向10℃左右.要求不超过50℃.

740oC的温差约有40MPa的压力。

第2章四角切向燃烧锅炉的优化和燃烧调整

1四角切圆燃烧（直流燃烧）的特点

•四角射流相交于切圆，相互点燃，保证了煤粉的稳固着火燃烧，整

个炉膛像一个大型的旋流燃烧器。

•湍动强烈，质量、热量、动量交换强烈，有利于燃尽。

•炉内火焰充满度好，热负荷平均。

•每组燃烧器均由一、二、三次风组成，负荷变化时调剂灵活，煤种

适应性强。

•炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置。

•可以采用摆动式燃烧器，方便调剂过热汽温

•便于实现分段燃烧，抑制NOx的产生。

2实际切圆大小对炉内工况的影响

切圆增大时火焰中心接近于一次风喷口，有利于着火稳固，旋转动量

大，扰动强烈，有利于燃尽，炉膛充满度好，利用率高，水冷壁的传

热得以强化。

不利的因素在于：容易导致一次风冲墙，造成结渣，容易使喷口过热

变形和烧坏，炉膛出口残余扭转较大，引起过热器和再热器显现热偏

差。

3加稳燃钝体的影响

钝体就是一块三角体，加在一次风口上，它的作用是形成一个回流区，

将高温烟气回流到一次风口改善着火和燃烧。实际运行表明，当钝体

扩展角为500—650时，回流区的相对长度l/b=2—4。相对宽度

bl/b=1.8—48可以显著改善着火。安装钝体后会增大射流的扩展角,

使实际切圆直径增大20%-25%,所以加钝体后应将假想切圆直径缩

小至0.5—0.8倍。否则切圆过大，会引起结渣。钝体在一次风口外，

温度高冷却条件差，容易烧坏和脱落。为了改善这种状况，可以将钝

体缩入风管内，形成稳燃腔。稳燃腔可以排除上下两端的卷吸，增大

回流区的尺寸和回流量。

4周界风的影响紧贴一次风布置一周二次风，厚度一样为15一

25mm，风速45—60m/s,占二次风量的10%左右。其作用可以冷却和保

护一次风口，增加射流的刚度，减慢射流中心速度的衰减。周界风可

以作为一种辅助调剂手段适应负荷的变化，改变煤粉的着火距离，当

燃用高挥发份煤时，周界风可以起到补充氧气，强化后期着火的作用。

但燃用劣质煤时，周界风会延缓煤粉的加热，也会与煤粉混合，稀释

煤粉浓度，对着火不利，故一样用于烟煤型燃烧器。

夹心风是指在一次风口中间，竖直地插入一股高速二次风。夹心

风可以提高一次风的刚度，减慢射流的衰减速度。通过合理放置夹心

风在一次风口中的位置可以显著改善向火侧的着火特性。夹心风可以

及时补充氧气，强化后期着火，提高炉膛温度，提高燃尽程度。

5四角配风不平均的影响四角切圆燃烧的优势完全取决于四角燃

烧器的良好配合，当四角显现配风不平均时就会恶化炉内空气动力工

况，显现结渣和水冷壁爆管。

1角风速偏低时，动量低

1,2相邻两角风速低时，2

刚性差，在4角射流的冲

角对3角的推力减弱，3角偏

击下左偏，使2角的作用

转减少直冲4角，使4角偏向

点前推，偏转减少，使3

前墙

角的作用点后推，偏转

增大，偏向右墙。

6反切：二次风与一次风成一定的角度，从相反的方向喷入炉膛。二

次风的动量大，将一次风裹在炉膛中心，形成风包粉，有效减低了一

次风冲刷水冷壁现象，也对防止结渣有利。一、二次风反切，可以

控制燃烧初期的供氧量，降低NOx的生成量。二次风反切有利于削

弱烟气的旋转强度，减少热偏差。

7二次风反切时的炉内温度分布二次风反切后会改变炉内的温

度状况，具体情形是，炉内烟温略有降低些，由1500℃降至1400℃,

炉内最高温度的区域由炉膛中央向水冷壁有所移动，燃烧器邻近的温

度有所提高，但水冷壁区域的温度有所降低。这与空气动力场的变化

是一致的。对于炉膛出口的温度分布也有所改善，最大温度偏差可以

降低30℃左右。

8一次风反切就是一次风按照反切圆的方向送入炉膛，而二次风沿与

假想切圆一致的方向射入炉膛。这种燃烧方式是美国CE公司发明的。

与二次风反切时相似，通过一次风的反切也可以改善炉内空气动力和

温度场，改善着火，稳固燃烧，防止结渣，降低NOx。一次风反切

射入炉膛时，逆顶上游吹来的气流，使一次风射流在AB段形成减速

过程,煤粉颗粒不断减速直至不动，在此过程中颗粒不断升温,着火，

燃烧，增强了该段的高温环境有利于煤粉的煤粉的稳固着火燃烧。当

煤粉着火稳固后转向主旋气流BC方向，与二次风混合及时造成补氧

条件能更充分地进行着火与燃尽，从而达到稳燃的目的。根据NOx

的生成机理，降低燃烧初期的氧浓度，是控制NOx的重要手段，一

次风的反切可以有效地减少燃烧初期的供氧量，同时反切后也形成了

风包粉的局面，也起到分级燃烧的作用，达到了控制NOx生成目的。

一次风反切需要严格控制风速，风率及反切角度，否则成效会变差。

8三次风反切的影响布置在燃烧器组的最上层,含有约15%-20%的入

炉煤粉量，风速高，温度低，其旋转方式对炉膛上部的气体动力场有

直接的影响，是通过燃烧器调剂炉膛旋流的最后一道手段。如果采用

与一、二凤相同的旋转方向，就会增大炉膛出口的残余扭转，增大水

平烟道的速度和温度分布偏差，严重时引起过热器和再热器频繁爆管。

实践证明采用适当的三次风反切角度，可以显著改善炉膛出口的速度

和温度分布，避免过热器和再热器爆管。三次风反切时，不会对下层

燃烧器的实际切圆产生影响，但会使本层的实际切圆变小。

9摆动对气体动力场的影响下摆时会使切圆直径增大，而上摆时影

响不大，主要原因是下摆时下部烟气进入冷灰斗，使切圆增大，反过

来又影响了上层切圆，切圆增大的同时，近壁区的气流速度也就增大

了。对扭转残余的影响下摆和水平时，炉膛出口残余扭转较大，

而上摆时会有所降低，这主要是炉膛下部的冷灰斗的影响。对煤粉

流动和结渣的影响当大角度下摆时煤粉会冲到冷灰斗区，会使冷灰

斗部分结渣严重。

10劣质烟煤的燃烧

•一次风集中布置可以增加煤粉浓度，燃烧中心集中，容易形成高

温区，降低了过量空气系数，减少了煤粉气流的加热量，容易快速着

火。但也要注意及时补氧问题，夹心风是解决方法之一。

•控制一次风量适当控制一次风率，可以减少煤粉气流的热容量，

有利于升温。一样取20-30%,挥发分愈低，一次风率也愈低。

•一次风速的控制过高时易造成着火推迟，燃尽受影响，过低时，

会在煤粉输送管道内产生分层和分布不均，也会使着火点距喷口过近。

应控制在24—28m/s.

•一、二次风速的比例控制根据体会统计，挥发分降低时，二次风

速与一次风速的比例应提高，一样大于L4—2.0。

•三次风的控制燃用劣质煤时，三次风量会增大，对正常燃烧的影

响也更大。应采取措施降低三次风量，这可以通过改进制粉系统的密

封性，减少漏风，提高干燥煤粉的热风温度，及设立三次风再循环等

方式解决。

•增加煤粉细度，随挥发分的降低，应提高煤粉的细度。

•适当的卫燃带布置一定数量的卫燃带可以提高着火区的温度，改

善着火与稳固燃烧。但要慎用，注意结渣问题。

11无烟煤的燃烧着火和燃尽困难，应采取各种措施改善燃烧

•一次风量和一次风速适当降低一次风量和一次风速，一次风率为

20—22%,一次风速选20—24m/s。

•提高煤粉细度和热风温度R90应小于10%,甚至4—6%。热风温

度380—430℃0

•设置卫燃带卫燃带能改善燃烧，但也容易导致结渣，较成功的体

会是将卫燃带分割成许多小块，避免结大块的渣。

12褐煤的燃烧褐煤可燃基挥发分高，水分高，灰熔点低，易结渣。

可以采用下列措施改进燃烧

•一、二次风间隔布置，并增大一、二次风的间隔距离，燃烧器分组

布置，拉开组间距离，控制燃烧区温度不宜过高。

•一次风量和一次风速,一次风率控制在20—40%,一次风速12—

20m/s,随水分增大而减低。

•制粉系统和干燥介质，可采用风扇磨直吹系统，引用炉烟作为干

燥剂的一部分，既提高了干燥剂的温度又降低了氧气的浓度，改善了

制粉系统的安全性。

•采用煤粉浓缩燃烧器在喷口前加浓缩器（分离器），将一部分含水

大的风分到三次风中。

•采用十字风，用十字风增强一次风的刚度和动量，使一次风不易偏

斜。

第三章旋流和W型火焰的优化燃烧

1旋流燃烧器的特点与直流相比旋流燃烧器具有下列特点

•炉膛出口残余扭转小，热偏差小。

•燃烧器平均布置于炉内，热负荷平均，对防止结渣有利。

•各燃烧器单独组织燃烧，相互影响较小。

•对炉膛的形状不敏锐，不一定要求接近正方形，有利于下游对流受

热面的布置。

•随锅炉容量的增加，单只燃烧器的的功率不必成比列地增大，只需

增大炉膛宽度和燃烧器数量。

2旋流强度（单通道的）旋转动量矩与轴向动量的比值

3旋转射流扩展角通常把轴向速度为本截面轴向最大速度的10%的

连线定义为外边界线。边界线的夹角定义为旋转射流扩展角。扩展角

的大小与旋流器的结构和旋流强度有关，随旋流强度的增大，扩展角

增大，一样在30—1000.。过大会会造成飞边，燃烧不稳，过小，回

流不充分，对着火不利。

4决定烟气回流量的因素有，煤粉气流着火温度，挥发分含量，一次

风量和一次风温等。

5旋流与直流组合时的特性

通过一、二次风分别灵活采用不同旋流形式，可以获得不同的燃烧特

性，达到不同的目的。主要组合形式有：一次风直流+二次风为旋流；

一次风直流+部分二次风旋流+部分二次风直流；一次风旋流+二次风

直流；一次风旋流+部分二次风旋流+部分二次风直流；二风皆为旋

流，可以同向旋转也可以反向旋转

运行特性

•一次风直流+二次风旋流一次风不旋转，以直流的形式射入炉膛,

主要靠二次风的旋转形成回流区来保证着火和燃烧的稳固。需要注意

一、二风的质量流量配比，一次风量过大时会造成回流区变小甚至消

逝。与一、二风同为旋流相比，可以推迟一、二风的混合，也可以适

当控制回流强度。

•一次风旋流+二次风直流通过控制一次风的旋流强度，可以有效控

制一、二风的混合进程，旋流强度增大时，混合会在很短的距离内完

成。

•一次风直流+内二次风旋流+外二次风直流是一种双调风旋流燃烧

器。为方便，定义直流二次风量占总二次风量的比例为直流二次风率。

通过调剂直流二次风率，可以控制射流的特性。实验表明，随直流二

次风率的增加，气流的扩展角会明显减小，可以防止射流飞边，同时

也增强了射流的刚度，使轴向速度衰减减慢，射程增大。但也会使回

流区变小。

6劣质烟煤的燃烧劣质烟煤的挥发分比较高，但水分和灰分高，所

以发热量低，着火困难，不易稳固燃烧，容易结渣。可以采取以下措

施

•增大二次风扩口的扩张角，也适当增加一次风和中心管的扩口角,

以增大烟气的回流量。

•适当降低一次风量和风速。•提高一次风的煤粉浓度，可采用浓淡

燃烧技术，内圈为浓粉，外圈为淡粉，利用内圈的浓煤粉稳固燃烧。

•适当增加中心管的直径，扩大回流区直径和回流量。

•在旋流燃烧器出口加装中心扩锥（钝体）。增强回流。

•取消或减少旋流燃烧器出口的预混段。

7无烟煤的燃烧无烟煤的挥发分低，着火困难和燃尽困难，也可以

燃烧劣质烟煤的措施，除此而外，还可以采用下列措施

•采用热风送粉，提高热风温度

•敷设适当的卫燃带

•降低一次风量和风速

•二次风分成内外两股，内二次风为旋流，外二次风为直流，通过控

制直流二次风率，稳固燃烧。

8W型火焰的特点W型火焰是一种下射火焰，具有无比优越的

新燃料加热着火条件和燃尽条件，特别适合于燃烧无烟煤和难燃煤种。

与其他燃烧形式相比具有下列明显优势•着火条件优越，火炬热量可

以直接反馈到燃烧器根部，易于实现低挥发分煤的着火。

•燃烧室敷设卫燃带，火焰充满度好，温度高，有利于稳固燃烧。

•火焰行程长,煤粉在炉内的停留时间可以达到3-4秒，有利于燃尽。

•二次风和三次风随火焰行程分级送入，易于实现分段燃烧，降低NOx

生成。

•负荷调剂范畴大，燃尽室温度高，燃烧器又采用煤粉浓度调剂手段，

所以负荷可以降低到额定值的40%-50%。

•火焰在炉内做1800的转弯，可将10%-15%的灰粒分离下来，减轻

了对流受热面的磨损。

•烟气在喉口可以充分混合，在燃尽室不旋转，炉膛出口速度场和温

度场较平均。

•存在的主要问题有：在燃烧后期混合较差，影响燃尽，燃无烟煤时

在低负荷状态仍离不开投油，水冷壁和给粉系统布置复杂，燃烧室的

结渣也是一个问题，最后运行体会还有待于积存。

9、W型火焰锅炉的燃烧器可以是旋流，直流，和浓淡型

第4章过热器、再热器的调温方法

1汽温变化对机组安全和经济性的影响汽温偏高时会造成过热器

和再热器壁温增高，加速蠕变损耗，当超过设计值10℃时，会减低

材料的使用寿命一半以上。严重超温会导致短期爆管。每爆管一次会

造成庞大的经济缺失，以200MW机组为例，爆管停炉期间将少发电

2400万kwh。汽温偏低会影响机组的经济性，也会使汽轮机末级的

蒸汽湿度增大，危及汽轮机的安全。根据体会，过热汽温每降低10℃,

汽耗将增加L3—1.5%,循环效率降低0.3%,煤耗增加1克。再热汽

温降低10℃,会增加煤耗0.225%。一样要求汽温与额定值的偏差在

-10—5℃的范畴内，并限制在答应偏差值下的累计运行时间，同时还

规定了答应的汽温变化速率，一样不超过3℃/分。

2运行因素对汽温的影响运行因素包括锅炉负荷，给水温度，燃料

性质，过量空气系数，炉膛出口烟温，受热面污染情形等锅炉负荷的

影响

总体来说，过热器呈对流特性，负荷增大时蒸汽温度上升。但在实际

运行中，锅炉负荷增加时，工质流量的增减速度大于燃料量的增加速

度，再加上受热面的金属蓄热因素，会导致汽温变化有一个时滞，往

往汽温不是上升而是降低。再热器温随负荷的变化由于受汽轮机运行

的影响要更大些，一样负荷降低时，高压缸的排汽温度会降低，从而

导致再热汽温降低。

燃料特性变化主要指水分灰分和挥发分的变化对汽温的影响。水

分和灰分增大时，发热量会降低，为达到同样的负荷，投入的燃料量

就要增大，结果导致烟气量增大，对流换热增强，汽温上升。灰分

变化的影响比较复杂，一方面会增大烟气量，另一方面也会加重受热

面的污染，影响传热，最终使汽温下降。挥发分降低时，由于煤粉着

火延迟，煤粉在炉内燃尽所需时间延长，导致火焰中心上移，炉膛辐

射吸热份额减少，炉膛出口烟温升高，从而使过热汽温升高。过量

空气系数变化时也会引起汽温变化，当炉膛过量空气系数增大时，炉

膛温度会降低，而烟气量会增大，对流换热增强，汽温上升，同时也

会使排烟缺失增大。炉内结渣时会使炉膛出口温度上升，过热汽温

上升。给水温度变化时（主要受加热器运行状况的影响）会引起汽

温变化，例如，当给水温度降低时（高压加热器不工作时），加热给

水的热量增大，为保持负荷不变，燃料量需要增加，结果导致过热汽

温升高。

锅炉自用汽量（主要用饱和汽吹灰）增大时，为不影响负荷，必须多

投燃料，结果会使汽温升高。

3蒸汽压力变化及其对汽温的影响

蒸汽压力直接反映了锅炉蒸发量与外界负荷的平稳关系。当蒸发量小

于外界负荷时蒸汽压力会降低，反之会升高。蒸汽压力也是锅炉安全

和经济运行的一个重要指标。蒸汽压力过高会威

胁受压部件的安全和寿命，达不到额定值时又会降低经济性，例如主

蒸汽压力降低IMPa,供电煤耗增加2g,另外还会影响汽轮机的正常工

作。蒸汽压力急剧降低或升高时，都会影响锅炉水循环的安全。蒸

汽压力升高时，饱和温度升高，蒸发量会减少一些，引起过热汽温上

升。一样规定过热蒸汽的压力与额定值的偏差不得超过±0.05-IMPa。

坚持蒸汽压力稳固的关键就是坚持锅炉蒸发量与外界负荷的平稳。当

外界负荷增加时，压力会下滑，这时要及时增加燃料量和风量，增加

锅炉的产汽量。当外界负荷不变而锅炉内部由于燃烧和传热显现问题

时，也会使供求显现失衡，如结渣，煤种变差等，需要及时采取措施

进行改进，复原压力。运行中除限制压力的变化幅度外，也要限制压

力的变化速率，一样要求蒸汽压力的下降速度不超过0.25-0.3MPa/

分.过快的压力变化，第一会使汽包水位波动，使过热器带水，使蒸

汽品质变坏，其次会使水循环变得不安全，也会使受压部件产生疲劳

破坏。

4蒸汽侧的汽温调剂方法

蒸汽侧调温时主要通过减温器降低蒸汽的焰值来调温，因此只能减温

而不能升温。为此必须额外多布置一些受热面，使蒸汽的蜡值超过需

要值一定额度，来供减温器减温之用，最后精确达到额定的温度。减

温器除了保证汽温精确外，布置位置合适时还可以起到保护受热面的

作用。目前减温器一样都分两级，一级布置在前面两级过热器之间，

一级布置在末级过热器之前。一方面可以起到保护过热器的作用，另

一方面，调剂惯性也小，增加了调剂的灵敏性。减温器分面式减温器

和喷水减温器。面式减温器主要用于中小型锅炉，减温水通过换热面

间接与蒸汽接触，将蒸汽的热量带走，因而对减温水的品质要求不高，

但调剂的灵敏度不如喷水减温器。面式减温器换热面一样布置在过

热器的中间联箱内，为u形管束或螺旋管束。通过调剂减温水量来调

剂汽温。减温水一样直接来自于给水，从省煤器上游接出，吸热后再

返回到省煤器，因而会使省煤器的进水温度升高。减温水流量约占锅

炉给水量的30%-60%o减温熔达50-80kj/kg（蒸汽）。

喷水减温器大型锅炉都采用喷水直接减温。由于喷入蒸汽中的水汽

化后直接变成过热蒸汽，因而对喷水的水质要求很高，中低压锅炉的

给水品质都达不到要求。高压以上大型锅炉的给水品质可以满足要求。

喷水减温的降温幅度很大,最大可以达到100℃以上，而且调剂灵敏，

热惯性小，（几秒的时间）对蒸汽的流动阻力也小（一样不超过

0.05MPa）o喷水减温器的喷水也是直接来源于给水（省煤器上游），

因而会减少省煤器的水量，一定程度上会使排烟温度上升，但由于设

备简单，调剂灵敏，还是得到了广泛的应用。

蒸汽侧再热汽温的调剂方法

再热汽温一样不采用喷水的方法进行调温，仅将其作为事故紧急调温

用。蒸汽侧常用的调温方法是蒸汽旁通法和汽-汽交换法。

蒸汽旁通法就是专门设计一级调剂级再热器，放置在低温段，正常工

作时，设定一定的旁通量，以控制再热器的总吸热，当负荷降低时,

减小旁通量，增加总吸热，补偿汽温的降低。

5烟气侧调温

直流燃烧器上下摆动调温通过上下摆动燃烧器，可以直接移动火

焰中心的位置，调剂炉膛的吸热比例，改变炉膛出口烟温，从而达到

调剂蒸汽温度的目的。调剂原则是，当负荷较低或炉膛吸热较多而使

汽温达不到要求时，燃烧器喷口向上摆动，当负荷较高或因炉内沾污

而使炉膛出口烟气温度和汽温过高时，向下摆动。由于燃料，燃烧设

备和受热面布置不同，摆角变化对汽温的调剂成效也不相同，需要进

行现场试验。

通过调剂烟气量调剂再热汽温将对流烟道一分为二，一边布置再

热器，一边布置过热器。在烟道下部安装烟气调剂挡板，以控制两烟

道流过的烟气量，以此调剂再热汽温。这种方法较适合于前后墙对冲

燃烧的锅炉，对于4角切圆燃烧锅炉，由于残余烟气旋转，会影响调

剂成效。另外烟气调剂挡板要放在低温区（烟温低于400℃）烟气

再循环法调剂汽温通过再循环风机抽取省煤器后温度为250—

350℃的烟气送入炉膛，改变辐射受热面与对流受热面的吸热比例，

从而达到调剂汽温的目的。

6蒸汽温度调剂方法的选用调温方法的选用需要综合考虑各种因

素，包括安全性，有效性，初投资，日常保护费用等。一样中参数

锅炉主要采用蒸汽侧调温，这样比较经济，高参数大容量锅炉，两种

方式同时采用，从发展趋势看，以烟气侧调剂为主，约占调剂量的

2/3,蒸汽侧作为细调，约占调剂量的1/3。自然循环锅炉一样采用二

级喷水，喷水量一样为锅炉额定负荷的3—5%。直流锅炉的调剂特性

与汽包炉有所不同，在调剂系统上强调自动坚持燃料量与给水量的比

例关系，一样需要3级喷水，总喷水量约为额定负荷的5—8%。

7烟气侧速度的偏差引起的热偏差

4角切圆燃烧方式的锅炉炉膛出口往往存在较大的扭转残余，烟气转

入水平烟道后会出现较明显的速度分布不平均。当切圆按逆时针方向

旋转时，右侧的烟气流速将明显高于左侧，反之左侧会高于右侧。流

速的差异，会导致对流放热系数的差别，造成吸热不均。残余旋转

除造成速度分布不平均外还会造成烟气温度分布不平均O对于逆时针

旋转切圆，右侧烟温高于左侧，最高烟温点位于水平烟道的右下方。

最大烟温偏差达300℃左右。烟温的偏差直接导致对流和辐射吸热的

不平均。同屏各管之间的吸热偏差实践发觉同屏各管之间的吸热

偏差往往很大，热偏差系数可以达到1.3—1.4。这主要是由于各管在

屏中的位置不同，导致吸取的辐射热不同。各管接收的辐射热主要包

括，屏前烟室的辐射,屏后烟室辐射，屏间烟室辐射和屏下烟室辐射。

例如最外圈的管子接收到的各种辐射是其他管子的几倍。各管子长

度上的差异也是导致接收屏间辐射显现差别的原因。所以屏式过热器

一样热偏差较大。由流量偏差引起的热偏差流量偏差可以由流通

截面偏差，阻力偏差，蒸汽比容偏差和集箱静压偏差引起。进入各

管屏的蒸汽比容不同会引起阻力不同，导致流量差异，受热越强，比

容越大，阻力也越大，流量就越小，这种现象称为热效流量偏差。集

箱中的静压分布差别较大时也会引起流量偏差，影响大还与管圈本身

的阻力有关，管圈本身阻力较大时静压的影响较小。对于再热器，由

于设计上要求阻力不能太大，因此，集箱中的静压分布对流量偏差影

响较大。同屏各管阻力不同引起的流量偏差，包括管径不同，内外

圈长度不同，弯头角度不同等。减温器的影响造成的流量偏差减

温器布置不当时，会导致部分管子流量下降。热偏差的直接后果就

是导致过热器和再热器的过热爆管，这是电厂的主要事故。爆管常发

生在过热器的外圈和再热器的向火面。有些电厂为避免爆管，常降低

汽温运行，这会降低电厂的经济性。

热偏差及降低措施

炉膛出口扭转残余是4角燃烧锅炉绕不开的问题，而且随着锅炉容量

的增大，其扭转残余也同步增大，造成炉膛出口的速度和烟气温度偏

差增大。例如从200MW增加到600MW,偏差会翻一番。切圆逆时

针旋转时，一样水平烟道右下侧的烟速和温度都较高，但是对于屏区

来说，情形刚好相反，左侧的烟气充满度反而好，右侧烟气有短路到

水平烟道的趋势，烟气从右下侧集中流出，使右侧污染增大，导致左

侧屏的工质温升反而高于右侧。另外三次风的投入对炉膛出口烟气的

流速分布和温度的分布有直接的影响，需要根据实际情形谨慎对待。

降低扭转残余的方法很多，例如可以采用分割屏的偏置（包括有一定

的倾斜角），可以取得一些成效，但结构上还是有一些困难，使用上

需谨慎。反切技术是较实际的措施，例如采用一次风反切，只要反切

角合适（比如100左右时）就可以取得明显的成效，能将两侧温差降

低至50℃-60℃,飞灰可燃物含量降至3%,确实是一举两得。同样

也可以采用二次风和三次风反切技术来排除扭转残余，但成效都没有

一次风反切好。

第5章积灰结渣及防止

1积灰和结渣积灰是指温度低于灰熔点时灰在受热面表面上的积

聚，一样发生在对流受热面上。而结渣是指熔化了的灰在受热面上的

积聚，多发生在辐射受热面上。

2受热面的结渣过程灰在高温烟气中会在极短的时间内蒸发、

分解、氧化、挥发以至熔融成结晶体，遇到受热面时发生沉积，

一样分以下几个过程

•依靠扩散作用，在管子四周形成薄的，白色的，很细的沉积层，该

过程基本不受烟气流速的影响。

•在迎风面由于灰粒的撞击形成内部烧结层，灰依靠黏性而彼此结合,

厚度约几毫米厚，不易被吹灰清除。

•随着内部烧结层的变厚，积灰表面温度会升高到接近烟气温度的水

平，使熔融状态的灰在积灰层形成熔融相，这些熔融相又捕集撞击在

其上的颗粒，并产生烧结反应，形成坚实的积灰，灰层变厚，表层温

度升高，导致恶性循环，最后温度适宜时能形成液态渣层。

3高温受热面的积灰过程与结渣过程相似，积灰过程也分为三个

阶段。最初也是由于热扩散或涡流扩散或汽化物凝聚，在管子四周表

面上形成一层灰粒直径小于10um的薄层灰，这层灰一样黏性不强

容易吹掉。第二阶段是直径稍大的低熔点灰的沉积，这层灰粘结性较

强不易吹掉，会沉积在管子的迎风面上。在第3阶段，大量的沉积物

会快速堆积在管子表面，如果黏性或熔融状态的成分多，则会很快堵

死通道，不过与结渣不同的是，外层灰由于温度不太高，与内层灰的

黏结性不强，容易被吹灰器吹走。

4煤灰成分对积灰结渣的影响

碱金属的作用研究和体会证明，当煤中碱性物质较多时极易发生

结渣问题。在800—1000℃时，许多含钠的成分能和硅酸盐发生反应

促使玻璃化过程，生成易熔的共晶体。碱金属在高温时还会发生蒸发,

变成氧化物，氯化物，氢氧化物及其硫酸盐的蒸汽，然后在温度合适

的受热面上凝聚，形成初始的积灰层。也会与铁，铝的硫酸盐发生化

合反应生成熔化温度500—600℃的产物。氧化钙CaO的含量增加时,

可使低熔点共晶体组分上升，试验证明在CaO的含量小于10%时，随

其含量增加，灰的熔点呈下降趋势，CaO=10—30%时熔点又略有上

升，大于30%熔点又上升明显。

铁含量的影响铁在灰中的氧化物有FeO和Fe2O3两种形式。其中

Fe2O3的熔点高，比FeO高500℃。在还原性气氛中，FeO会与Si02,

CaO等形成低熔点共晶体，容易造成较严重的结渣问题。而在氧化性

气氛中，FeO会被氧化成Fe2O3,不易结渣。在结渣过程中铁的氧

化物也容易促使渣的沉积。

硅酸盐含量的影响在煤灰中氧化硅的含量一样占首位，其本身的

熔点和汽化温度都很高(1200—1500℃),但与其他氧化物形成的硅

酸盐共熔体的熔点却较低。当积灰是硅酸盐型时，初始的积灰层不是

碱金属，而是硅化物的沉积。

AI2O3含量的影响在煤中含量也较多是一种高熔点物质，一样随

AI2O3含量的增加，煤的软化温度总是升高的。

灰分含量的影响实验证明煤的灰分特别高或特别低时，结渣

能力都不严重，灰分在7%-15%时，灰的熔点迅速降低。

5根据灰特性对结渣和积灰的评判和猜测

碱金属含量评判

用灰中N为。的含量进行评判

Na2。含量

%<0.50.5—1.01.0—2.5>2.5

烟煤型灰

结渣倾向低中高严重

Na2。含量

%<22-66-8>8

褐煤型灰

结渣倾向低中高严重

用煤中Fe2O3含量进行评判

Fe2O3<8%不结渣，Fe2O3=8%-15%中等结渣，

Fe2O3>15%,强结渣。具体结渣情形还与还原性气氛有关。

根据硅比G进行评判

G=S0X1O。%

SiO2+CaO+MgO+当量3203

当量FezQ=Fe2O3+1.11^0+1.43民

G中分母多为助熔剂，硅比大，说明灰渣的黏度和熔点都较高，结渣

的倾向性较轻。不足之处在于未考虑灰中主要成分AI2O3的影响，故

仅适用于SiO2/AI2O3=1.7-2.25

硅铝比(S22/AI203),两者都是煤中的主要酸性氧化物，一样AI2O3

总使灰熔点上升，SiO2却有两重性，一方面SiO2容易与碱性氧化物

作用形成低熔点化合物，另一方面，其本身也可以使灰熔点提升。

SO2/AI2O3<1.87,轻微结渣

SiO2/AI2O3=2.65—1.87,中等结渣

SiO2/AI2O3>2.65,严重结渣

FeO4-CaO+MgO4-NaO+KO

D/——2322

碱酸比(B/A)SiO?++TiO]

分母中的酸性氧化物在灰中含量很大，当分子增大时容易与分

母中的酸性氧化物合成低熔点的共晶化合物。

碱酸比中国国夕卜结渣倾向

<0.206<0.4较微

B/A0.206—0.40.4—0.7中等

>0.4>0.7严重

碱酸叱还可以用来判断液态排渣炉的适应性。臧酸比增力口

时，渣的流动性增强，适合于液态排渣，一般不应低于0.5,

同样固态排渣炉的碱酸比应低于0.5。

沾污指数RfRf=BNa2O

对于褐煤型灰，ZazO指可溶性钠

烟煤型灰<0.20.2—0.50.5-1>1

褐煤型灰<0.10.1—0.250.5—0.75>0.7

沾污程度轻微中等高度严重

根据灰熔点进行评价

变形温度DT>1289℃,不结渣，DT=1108—1288℃,中等结

渣，DTv1107℃,严重结渣

软化温度ST>1390℃,不结渣，ST=1260-1390℃,中等结渣,

DT<1260℃,严重结渣

ASME灰熔点结渣指数氧化和还原性,氛下测得的较低初变形温度

氧化和还原性气氛下测得的较高的球温度/

R_ST%+4。2n

,5

半球温度指灰样品半球高度等于半球低宽一半时的温度。上述观察都采用高温显

微镜

%>1343℃,不结渣

RT=1149-1343°。，中等结渣

0<1149℃,严重结渣

6减少结渣积灰的措施

合理的锅炉结构

•燃烧方式挑选根据煤种挑选液态或固态排渣炉，对于结渣倾向严

重的煤挑选液态排渣方式。

•合理的炉膛出口烟温当炉膛不布置屏式过热器时，炉膛出口温度

应低于灰的变形温度，当有屏时，屏后烟温不超过DT-50℃,ST-150℃o

通过优化运行方式减轻积灰和结渣

•控制合理的炉内过量空气系数，增大过量空气系数有利于降低炉膛

出口烟温，同时也可以防止显现还原性气氛。

•和谐一二次风的配合，保证燃料与空气的良好混合，避免在水冷壁

邻近显现还原性气氛。

•对于易结渣煤通过各种手段控制炉内温度水平。控制住炉温就在有

一定程度上限制了碱金属的蒸发，灰的熔融状态的形成和在受热面上

累积和烧结反应。

利用同心反切技术来防止炉内结渣

二次风反切通过二次风反切，可以在水冷壁邻近造成气相流动区,

形成风包粉，防止或减轻熔融煤粉粒子向水冷壁迁移另外也可以实现

稳燃和分级送风，控制NOx生成的目的。

一次风反切也可以实现风包粉，防止或减轻熔融煤粉粒子向水冷壁

迁移，但在稳固燃烧和着火及燃尽方面比二次风更好可是，操作不到

位时会起反作用。

第6章磨损及防磨

1冲刷磨损时颗粒相对于固体表面的冲击角较小，近乎平行划过，颗

粒在平行于固体表面的分速度作用下对固体产生切力作用，而在垂直

于固体表面的分速度作用下产生锲入固体的作用，两种作用的合成成

效就产生刨削，作用力足够大，时间足够长时，固体就被削掉一块。

2撞击磨损时，冲击角较大，接近900,颗粒不断撞击固体表面，使

固体表面产生局部塑性变形和硬化，继而产生显微裂纹。作用时间一

长，就会显现整层脱落，形成磨损。

3影响磨损的因素灰粒的硬度、金属的管壁硬度、煤灰成分、

灰粒直径的影响（在一定的飞灰浓度下，随灰粒直径增大，单个灰粒

的动能增大，磨损量增大，但增加到一定程度时，磨损量处于稳固值。

主要原因是在给定的飞灰浓度下，随颗粒直径的增大，单位体积内的

颗粒数会减少，故磨损量不会再增加。）

飞灰浓度的影响（实验证明磨损量几乎与飞灰浓度的一次方成正比。）

烟气速度的影响研究证明，磨损量与烟气流速的3次方成正比。烟

速高，灰粒的动能大，烟速高，粒子的撞击频率增大。

管子的倾斜角度在38°左右磨损最大，之后，随倾角的增大而降低。

金属氧化膜的影响

烟气流速的影响T与流速的三次方成正比,实验证实,T与流速的3.22

次方成正比只能冲蚀掉管壁上的腐蚀物，只有当高于某一临界速度时,

飞灰的冲蚀才会影响到氧化膜的存在。

管壁温度的影响管壁温度会直接影响氧化膜的稳固性和生长速度，

壁温升高氧化膜的强度增加，磨损量会降低，但在某一温度下，会反

弹，对于省煤器，该温度为350℃,过热器为380—400℃。主要原因

是，随温度的增高，热应力会增加，金属与氧化膜的热膨胀系数的差

别效应显现，引起氧化膜不稳。

烟气成分的影响主要是腐蚀性成分的影响，包SO2,SO3,H2S,H2O

等。这些腐蚀性气体会对管壁产生腐蚀作用，其产物又会被灰粒冲走，

相互加强，使磨损加快，严重时能提高4—5倍。

错列管束结构参数的影响第一排管子相对独立，不受结构参数的影

响，其磨损主要取决于来流的工况。第二排管磨损一样最大，主要原

因是烟气在第二排要改变流动方向，灰粒子由于惯性作用，不易改变

方向，会直接冲到第二排管上，其作用，相当于对飞灰进行了浓缩横

向节距Sl/d愈小，这种效应越明显。经过第2排管子的阻挡后，灰

粒的动能减少，对后面各排管子的磨损减小。Sl/d对后面管子的磨

损有较明显的影响，在Sl/d=2.5—3时，磨损量最大。Sl/d进一步增

加时，磨损量会下降。纵向节距S2/d对磨损的影响，也存在一个峰

值，当S2/d=2.81时磨损最严重，大于或小于2.81时会影响灰粒子的

加速和集合，影响磨损。

顺列管束的磨损顺列管束的磨损远小于错列，除第1排外，其他各

排的磨损都较小，特别是第2、3排最小，以后各排逐步上升，但比

错列时要小得多。所以防磨时，只要在第一排加防磨装置即可。由于

这一原因，现代大型锅炉多采用顺列布置。

烟气向上与向下流动的影响烟气在向下流动时颗粒受到的重力与

流动方向一致，会进一步加速，直径愈大，影响越明显，反过来，向

上流动时，会减速，减轻磨损。

4烟气走廊的影响及防止

由于在结构上的不平均，造成一道自上而下的相对节距较大的通道,

烟气在该通道内的阻力较小，流速高于其他地方管束的流速，这就是

烟气走廊。另外管束与烟道的间隙过大时也会形成烟气走廊。

防止措施尽量分级，不要使纵向排数过多。排数过多会放大走廊

效应；尽量缩小走廊尺寸，纵向排数愈多，间隙更应控制；在进出口

加梳形管，加装护瓦，不但可以改善横向流动成效，而且本身也具有

防磨功能；加装护帘，将受热面管或弯头遮挡起来，使管子免受灰

粒的冲蚀；尽量减小管束阻力，减小走廊的效应。可以通过采用顺列

管束，较大的横向节距，较大的管径等来实现；采用翅片管，强化传

热，减少纵向排数，增大了横向节距，同时翅片管本身也耐磨。

5转弯引起的磨损及防护

在n形布置的锅炉中，烟气从水平烟道转入尾部烟道，经过了一个

900的大转弯，由于离心力的作用，会显现烟气流速和飞灰浓度的不

平均，在近后墙的局域，烟速和飞灰浓度都提高，该处的磨损比平均

值高7—8倍。

降低不平均性的可能措施对后墙邻近5排左右的蛇形管束适当缩

小其横向节距，也可以在其上部增设3排左右的防磨管或阻力板。另

外在水平烟道出口处设置一定的扩边，也可以改善含灰气流的平均性。

6翅片管的防磨机理可以从以下3个方面懂得。第一增加翅片后可以

减少管子数量，在相同的烟道截面下，可以降低流速，减少磨损量，

一样可降低烟速7.2%,磨损量降至光管的80%,寿命延长25%。，第

二，在增加膜式板后，烟气容易在受热面上形成一层稳固的边界层，

缓冲灰粒对受热面的冲击。烟气在独立的通道内流动时，形成两边速

度低，中间高的分布同时飞灰浓度的分布也是中间高，两侧低。这样

的分布十分有利于减轻对管子的磨损。第三，加翅片后会促使烟气发

生绕流，使灰粒向烟道中间集中，减轻对受热面的冲蚀。翅片管存在

的问题当不采用膜式壁时，每个翅片要求安装都要求对准，否则灰

粒会被引导至管子上加剧磨损，故一样最好采用膜式壁。但膜式壁弯

管加工工艺复杂。另外翅片管容易积灰，特别是然用高灰分易黏结的

煤种时。需要进一步研究解决。

7防磨措施

•挑选合理的烟速，在许可的情形下尽量降低烟速，烟速降低一倍，

磨损降低3倍，燃煤炉与燃油燃气炉的主要区别就在此。

•降低速度不平均性，速度越平均磨损越小，实际的磨损大都发生在

局部高流速处。

•降低飞灰浓度的不平均性，局部的高浓度，往往是飞灰磨损的根源。

•适当增加横向节距Sl/d,选取合适的纵向节距，尽量放宽烟道宽度。

第7章锅炉的高低温腐蚀及防护

1高温腐蚀原理

S02和S03对受热面的腐蚀煤中的硫分在燃烧时会生成S02,少量

转化成S03,在氧化物(Fe2O3,V2O5)的催化作用下,S02也会转化成

S03oS02和S03会与金属基体和氧化层发生反应，对金属产生腐蚀。

S02在温度大于550℃以后对金属的腐蚀加快，在此温度以下腐蚀速

度较低。

H2s对受热面的腐蚀当燃烧过程中缺氧时会生成较多的H2S,H2S

对金属的腐蚀速度几乎与其浓度成正比，温度越高腐蚀速度也越高，

一样在500℃以上最为显著。H2S能与铁和FeO反应生成FeS.

HCI对受热面的腐蚀煤中的氯化物是HCI的来源，在400-600℃

的温度范畴内，HCI与金属和金属氧化物的反应最为活跃，生成物为

FeCl2,汽化点低，对受热面没有保护作用，加快了腐蚀。

硫酸盐型高温腐蚀煤中的碱金属Na和K挥发后与S03反应生成硫

酸盐蒸汽，在合适的温度下(877℃)在受热面上凝聚，与金属氧化

物反应，形成复合硫酸盐，对管壁造成腐蚀

硫化物的高温腐蚀煤中的黄铁矿(FeS2),在还原性气氛中受热分解

会放出原子硫，此外H2s与S02反应也能生产原子硫，在还原性气

氛中原子硫会与铁直接反应生成硫化亚铁。

碱土金属盐类和钢盐对受热面的高温腐蚀碱金属硫酸盐会与灰中

的其他成分作用形成低熔点的复合物，当积灰中存在御盐时，熔点会

进一步降低(550-580℃),黏附在受热面上造成强烈的腐蚀。此外

钗盐会产生原子氧产生更强的腐蚀

2水冷壁的高温腐蚀

水冷壁的高温腐蚀主要发生在燃烧器区域，该处管壁温度在350-

400℃左右，各种腐蚀性气体浓度也大，腐蚀速率一样为1.1—1.5mm/

年,严重时可以达到2mm/年。腐蚀速度一样大于氧化膜的生成速度，

一旦氧化膜遭到破坏，腐蚀速度就会加快。水冷壁的腐蚀速度与炉膛

内的还原性气氛有极密切的关系，当水冷壁区域缺氧时，会大量生成

H2s气体，直接与铁发生剧烈反应，对管壁产生腐蚀。另外管壁上的

熔融的积灰层也加也加速了腐蚀。

3过热器的高温腐蚀

过热器区为氧化性气氛，过热器材料也大多为合金钢，其中铭的含量

较高，含铭量愈高，抗腐蚀能力越强。过热器的腐蚀一样称为热腐蚀。

热腐蚀分为孕育期和加速腐蚀期。在孕育期，合金被氧化，其表面形

成保护性氧化膜和沉积薄盐膜，而后在表面保护层下会生成某些硫化

物，导致保护层显现缺陷，熔盐穿过保护层与合金表面反应，到一定

程度后，表面保护层失去保护作用，热腐蚀进入快速腐蚀阶段。

4防止高温腐蚀的措施

•低氧燃烧，可以降低SO3和V2O5的含量，降低腐蚀，但应注意配

风的平均，避免显现局部缺氧,形成还原性气氛，否则也会加剧腐蚀。

•平均分布各燃烧器间的煤粉浓度，避免显现结渣和局部缺氧现象。

•防止受热面壁温局部过高局部温度过高时会造成局部熔渣的形成,

加速腐蚀。

•在壁面邻近喷空气保护膜和采用侧壁风技术在局部形成富氧区，防

止结渣和腐蚀性气体靠近。

•控制合理的燃烧器区域热负荷和炉膛出口烟温

•上部风反切技术，促使炉膛出口烟气速度和温度平均，避免局部高

温顺腐蚀性气体集合。

•选用抗氧化性和高温强度高的钢材，采用高铭钢和奥氏体不锈钢。

•烟气再循环通过烟气再循环，可以控制火炬中心和炉膛出口烟温,

避免结渣，降低S03的含量。

•注意吹灰，减轻积灰，避免管壁温度升高。

•表面喷涂耐高温防腐材料，主要有铝化物涂层，格化物涂层，SiO2

玻璃质等。

•在煤中加入添加剂，如石灰石，MgO等，减少S02,H2s等腐蚀性

气体的生成。

5炉管内腐蚀

•碱腐蚀经过除氧的水，一样腐蚀很慢，主要是铁与水的反应

3Fe+4HgfFe3O4+4H2

生成的Fe3O4在金属表面形成一层致密的保护层，防止反应的进一步

发生。炉水的pH值在10-12时，保护膜最为稳固，过低时会发生酸

腐蚀，过高时则会发生碱腐蚀。

Fe3O4+4NaOHt2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O

氧化膜的破坏还发生在炉水局部浓缩的部位，如管道沉积物的下部,

受热面的缝隙处，循环不良处等。

•酸腐蚀当炉水内混入氯化物(MgCI,CaCI)(由于凝汽器的泄漏)时，

氯化物会发生水解反应生成HCI,从而使炉水的pH值迅速降低，破坏

氧化膜，加速金属的腐蚀。

•氢腐蚀腐蚀性物质与钢反应生成的氢会对钢造成进一步的腐蚀。

氢会在热负荷较高和有结垢和沉积物的下面集合渗透到晶界进行腐

蚀，使钢脱碳，生成甲烷，产生微裂纹和使钢变脆，常发生突然爆管

现象。防止氢腐蚀的措施有，保证水处理质量，防止结垢，及时清垢，

避免局部热负荷过高，采用含碳量低的奥氏体不锈钢等。

•苛性脆化损坏苛性脆化主要发生在胀接和佛接的部位，该处积存

有高浓度的NaOH,局部应力也很高，温度也高。苛性脆化损坏主要在

晶界上产生腐蚀性分枝裂纹，引起应力集中，最终导致晶间开裂。这

种情形在大型锅炉内一样不会显现。

炉管内的氧腐蚀除氧器正常运行时炉水内的含氧量很少，腐蚀仅发

生在给水管道和省煤器中，到锅炉本体时氧已经消耗殆尽。但在非常

情形下，不仅会造成省煤器的严重腐蚀也会对下降管和汽包造成腐蚀。

氧腐蚀属于一种电化学腐蚀，铁不断变成铁离子生成氢氧化铁，在内

表面形成溃疡性腐蚀，造成许多小坑。防止氧腐蚀的措施第一是保证

除氧质量，另外是加强疏水内漏的检查，同时在低压时防止空气进入。

6低温受热面的腐蚀

低温受热面的腐蚀主要是硫酸蒸汽的凝聚形成硫酸而产生的。硫酸蒸

汽的凝聚温度称为酸露点，其高低主要取决于硫酸蒸汽的分压力，分

压力越大，酸露点越高，一样为110—160℃。烟气中的灰会吸取一

些硫酸蒸汽，降低酸露点。硫酸对金属的腐蚀与硫酸浓度有关，最

严重的浓度发生在52%-56%,60%以上，腐蚀很轻。在酸露点邻近硫

酸的浓度较高腐蚀并不严重，在低于酸露点25—45℃的区域腐蚀速

度达到最大点。当壁温接近水露点时腐蚀速度又达到一个新高。低

温受热面的腐蚀主要发生在空气预热器，省煤器，烟道和烟囱。特别

是空气预热器，腐蚀最严重。腐蚀反应主要是Fe2O3和金属铁与硫酸

的反应,生成物包括低价的硫酸铁,和铁的硫化物。当有积灰显现时，

灰虽然可以吸取一些硫酸，但若长期黏附在受热面上不断吸取SO2,

反而会加重腐蚀。

7影响低温腐蚀的因素

燃料与炉型对于煤粉炉，飞灰对SO3有较强的吸取作用，约能滞

留一半的硫，因而酸露点较低，相反燃油炉没有吸附颗粒，再加上油

中的氢含量较高，燃烧后生产大量的水蒸汽，两方面造成燃油炉低温

腐蚀比燃煤炉严重。另外燃烧温度愈高SO3的转化率也高。

烟气含氧量实践证明，降低含氧量（低过量空气系数）能降低腐蚀。

其原理是，含氧量低时CO量较大，CO对抑制S03有较明显的作用。

燃料含硫量及管束形式含硫量越高，生产的S03越多，腐蚀越严

重。错列管束的酸沉积速度大于顺列管束，局部高速区也是腐蚀较重

的区域。

燃料中的含钙量钙能与S03和硫酸发生中和反应降低烟气中的S03

和硫酸的浓度，减轻腐蚀。

锅炉负荷负荷降低时，火炬温度降低，S03的生成量降低，酸露

点降低，但低温受热面的壁温也会降低。

烟气再循环实践表明，引入烟气再循环时，酸的形成将趋缓，特

别是从循环烟气从燃烧器送入时成效较明显。其机理主要是，循环烟

气增大了惰性气氛围，使S03的转化率降低。

8防止低温腐蚀的措施

提高受热面壁温低温腐蚀主要发生在壁温低于酸露点的情形下因

此提高壁温称为首选的措施。提高壁温的主要方法有，提高排烟温度,

采用热管空气预热器，采用暖风器，热空气再循环等。

采用卧式空气预热器和回转式空气预热器让烟气横向冲刷，提高壁

温，回转式空气预热器壁温也高于管式。另外在结构上也可以专门设

置一段低温段，便于及时更换。

采用耐腐蚀材料可以采用玻璃管和陶瓷作为低温段的受热面材料,

有效提高抗腐蚀能力。

运行措施低氧燃烧可以降低S03的生成,但也会使不完全燃烧缺失

增加，有时也会促使H2s大量生成，需慎用。尽量保证各燃烧器负荷

平均，避免局部负荷过高。也要控制好炉温不宜过高。防止积灰，避

免漏风。

采用添加剂向烟气中喷入白云石或石灰石，能中和S03,喷入氨气

也可以起到相似的成效。

第8章锅炉变负荷运行

1静态特性在稳固状态下，各输入量与输出量之间的关系称为静态

特性。如，稳固状态下汽温与负荷之间的关系。静态关系不涉及从一

个稳固状态到另一个稳固状态的过渡过程中的变化情形。

2动态特性从一个平稳状态过渡到另一个平稳状态过程中所表现出

的特性，也就是参数随时间的变化规律。锅炉的静态特性可以看做是

动态特性在经历无限长时间后达到的极限状态。

3自然循环锅炉变工况时的静态特性

燃料量（负荷）增加后各参数的变化第一，炉膛出口烟温升高，

炉膛总辐射吸热量增加，但单位燃料量对应的辐射吸热量却是减少的。

后面各级受热面的烟气温度都会升高，但越往后增加幅度越来越小，

最后排烟温度仅小幅度增加。各级对流受热面的吸热量随燃料量的增

加而增加（不论是总量还是单位燃料量或单位介质对应的吸热量），

这就是所谓的对流特性。当过热器的总体特性呈对流特性时，蒸汽温

度和压力会随负荷的增大而增高。

直流锅炉变工况时的静态特性直流锅炉的特点在于其介质从入口

到出口是连续不断的，它的加热、蒸发和过热区段没有明显的分界线，

给水量直接等于蒸发量（静态特性）。燃料量增加时，烟气侧的温度

变化情形与自然循环炉是相似的，但过热汽温的变化取决于燃料量与

给水量的匹配。尾部受热面低温腐蚀和堵灰负荷降低时排烟温度会

降低，尾部受热面的壁温会降低。下表是670吨/时锅炉的运行数据。

长期低负荷运行会造成严重的低温腐蚀和堵灰。

负荷变化时的动态特性

汽包炉燃料增加时的动态特性，由于锅炉各受热面都具有很大的热惯

性,特别是汽包炉的蒸发系统，热惯性非常大，当燃料量突然增加时，

锅炉的蒸发量，蒸汽压力，蒸汽温度的变化不会立刻跟上燃料量的变

化,达到静态特性对应的值。以200MW锅炉为例。当燃料量增加14.5%,

在保持汽轮机阀门开度不变时，各参数随时间的变化曲线如下图所示。

参

数

值

240时间秒

120

上述曲线表明，平稳过程需要200秒左右。需要注意的是，由于蒸发

量的迟滞，进入过热器的蒸汽流量不能立刻跟上，而烟气量和烟气温

度却已经变大，导致过热器流量相对不足，汽温急剧升高，此时必须

配合大量的喷水，否则过热器管会超温。随着蒸发量的提高，喷水量

应当适当回调。相似地，当燃料量突然减少时，过热汽温会先迅速下

降，然后随蒸发量的降低，又逐步回升。由此可以看出过热汽温调剂

的复杂性。

直流炉燃料量增加时的动态特性先研究燃料量单独增加而不增加

给水量的情形。，单独增加燃料量时，过热汽温变化虽然延迟，但会

增高，只有同时成比例地增大给水量，才能避免这种情形显现。

负荷变动时锅炉的几种运行方式

•负荷跟踪方式始终不停炉，通过改变机组的负荷来满足电网的需

求。一样白天带满负荷，深夜低负荷运行。负荷变动时通常采用变压

运行方式。

•两班制方式白天基本满负荷运行，晚间电网低谷时停机6—8小时,

早上热态启动，周末停运。

•少蒸汽无负荷运行又称为调相运行或发电机转电动机方式运行。

这种方式是在夜间停炉，但不解列，保持汽轮发电机组和电网并列运

行。发电机从电网吸取部分电力，用以驱动汽轮机转子空转，同时，

为冷却汽轮机空转时产生的摩擦热，需通入少量的低参数蒸汽。在早

晨电网负荷复原后再带负荷。这种方式的好处是，减少了重启时的汽

轮机抽真空，冲转，升速和并列等操作，对汽轮机的安全十分有利。

•低速旋转热备用方式电网负荷降低时，机组解列，但不停炉不停

机，仅在低速下旋转，随时准备带负荷。对汽轮机有好处，但要求锅

炉在极低的负荷下运转，需要投油，代价很大，一样不适合于单元制

机组，对母管制更合适些。

•连接主蒸汽管道，停炉不停机在两台同参数机组的主蒸汽管道上

加装联络母管，在夜间低负荷期间，停运一台锅炉，另一台锅炉带两

台汽轮机作低负荷运行。这种方式操作少，机动性好，可以避免锅炉

在过低负荷下运行。

4锅炉变负荷时可能显现的问题

限制负荷变化率的因素对于承担调峰任务的锅炉，总是期望能快速

适应电网负荷的变化要求，但由于各种因素的制约，负荷变化的速率

不可能很高，一样仅能做到每分钟2%-7%。主要制约因素包括

•锅炉厚壁承压部件的低周疲劳频繁的热态和稳态启停，过高的温

度压力变化速率会造成受压部件的热应力和低周疲劳伤害。以汽包为

例，启停和变负荷时，汽包上下，内外，及下降管的接口处都会产生

较大的热应力和循环应力，这些应力过大时会造成材料失效和疲劳伤

害。实践表明，一样汽包炉的最大升温速度约为